基于鲁棒性的教学楼建筑受力性能分析

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结构鲁棒性的研究是现在结构领域研究的热点问题。国内外学者对鲁棒性提出了很多有意义的定义与量化方法,但是对于鲁棒性定义及其量化,并没有普遍接受的理论。本文试图从鲁棒性研究中的构件重要系数研究出发,提出对于结构鲁棒性的定义与对应的鲁棒性量化方法。最后将鲁棒性理论应用于分析地震作用下常见教学楼建筑倒塌。本文首先提出了易损构件的定义,分析了单一均质材料矩形截面杆构件考虑轴力、弯矩与剪力受力相关性的构件易损系数计算公式。并以钢筋混凝土矩形构件截面考虑压弯剪共同作用受力相关性的承载力研究为基础,分析提出了截面考虑拉弯剪共同作用受力相关性的承载力公式,并由此提出了钢筋混凝土矩形杆构件的构件易损系数计算公式。构件易损系数反映在内力重分布的程度有限的条件下结构在在外部作用下的破坏程度。实现了对构件的受损程度的量化。根据提出的构件易损系数,结合已有的构件重要系数的研究,本文提出了鲁棒性的新定义及对鲁棒性的量化:结构鲁棒系数。本文提出的结构鲁棒系数能对应主流的结构鲁棒性思想,即有好的鲁棒性的结构在部分构件失效的情况下不发生与初始破坏不相称的破坏。并且本文提出的鲁棒性理论是能应用于钢筋混凝土框架结构。本文的鲁棒性理论是还存在很大的研究前景,从其他角度提出关键构件与易损构件的评价方法,或者依据构件重要系数与构件易损系数对鲁棒性的其他量化方法都是可以实现的。本文最后对常见的框架结构教学楼平面框架模型进行了鲁棒性分析,指出了现在教学楼设计存在的若干问题。根据鲁棒性理论针对这些问题提出了改进的设计方法。对比教学楼原模型、改进建议模型的鲁棒系数与pushover分析结果说明本文提出的改进建议能有效改进教学楼建筑在地震作用下的抗倒塌性能。
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